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科学家揭示珊瑚的高温驯化适应机制 让“适者生存”加速上演,为珊瑚提供应对气候变化路径******

  科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径。尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。

  ——江雷 中国科学院南海海洋研究所助理研究员

  ◎本报记者 何 亮

  珊瑚作为一种海洋生物,因其缤纷的色彩、特殊的生存方式而受到人们的关注。珊瑚对生存环境的变化较为敏感、对生存环境的要求较为苛刻,气候变化影响下的水温升高会导致大量珊瑚白化死亡。

  近日,生态学期刊《分子生态学》在线发表了由中国科学院南海海洋研究所黄晖团队领衔完成的论文,揭示了珊瑚应对气候变暖的驯化适应及其生理和分子机制。论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员江雷在接受科技日报记者采访时表示:“这项研究有助于我们正确认识珊瑚对海水升温的适应潜力,为人类保护珊瑚礁提供了正面、积极的启示。”

  孵幼型珊瑚,礁体上的“拓荒者”

  长期以来,珊瑚除了因为五彩斑斓的色彩而备受人们关注,关于它还有一个问题常常令人困惑——珊瑚究竟是动物,还是植物?

  事实上,珊瑚是动物,是一种较低等的刺胞动物。珊瑚之所以色彩斑斓,是因为其体内生活着一种微小的藻类——虫黄藻。虫黄藻可以通过光合作用为珊瑚提供能量,保证珊瑚的生存。如果珊瑚失去虫黄藻,就会饿肚子,最终因没有能量来源而饿死。

  珊瑚与虫黄藻复杂的共生关系,不仅关乎珊瑚的生存,也是科研人员研究的重点。此次研究中,黄晖研究团队主要研究的珊瑚种类是孵幼型鹿角杯形珊瑚。

  “孵幼型鹿角杯形珊瑚比较特殊,是‘先锋物种’,这也是我们选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象的一个原因。当一个生态系统受到破坏或者干扰的时候,‘先锋物种’是最早出现的一类生物。‘先锋物种’就像‘拓荒者’一样,率先开启了生态演替和重塑生物群落的旅程。”江雷表示,“因为发育快,繁殖能力强等原因,一旦有新的合适生存环境出现,孵幼型鹿角杯形珊瑚的幼虫会最先长到礁体上开拓生存环境,并对礁体进行相应改造。之后才会有其他的生物相继进驻这一生存环境。”

  选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象,另一个重要的原因是其对环境的适应类型。江雷介绍,在自然界,生物对环境的适应有两种不同类型:一种类型称作表型可塑性适应,即生物的生理过程是弹性可变的,生物通过调整机能适应环境变化;另一种类型称作进化适应(又称遗传适应),即生物在许多世代中由自然选择进行演化、筛选,最终完成对环境变化的适应。

  “我们选择表型可塑性适应来进行研究,是因为对这种适应类型的研究时间周期较短,容易捕获研究结果,显现成果差异。”江雷表示。孵幼型鹿角杯形珊瑚的繁殖方式是体内受精,幼体在母体内发育,发育成为幼虫之后,再由母体排出体外。孵幼型鹿角杯形珊瑚排放出来的幼虫发育周期在1个月左右,是卵生型珊瑚的十分之一。

  开展对比实验,揭示生理调节机制

  在中科院南海海洋研究所的实验室里,一排排灯光格外显眼。光线照射下,颜色各异的珊瑚生活在人工营造的生态系统里。江雷等科研人员对孵幼型鹿角杯形珊瑚的驯化实验也正是在这里进行。

  “在野外,珊瑚生存的正常水温是29摄氏度。我们通过温控系统,将珊瑚缸中的水温以每天约0.5摄氏度的速度进行提升。大约一个星期后,珊瑚缸中的水温会升至32摄氏度,并保持此温度。此次研究中的孵幼型鹿角杯形珊瑚幼虫,正是在上述高温环境中完成在母体珊瑚体内的发育和出生。”江雷说。

  在长达1个月的研究中,科研人员观察到了很多现象。经过高温驯化后,孵幼型鹿角杯形珊瑚母体的代谢受到了不利影响,不仅光合作用降低,还发生了白化现象。可是,驯化组子代幼虫的表现却不一样,与对照组子代幼虫相比,经过高温驯化的子代幼虫能适应更高的水温,其最适生存温度有了明显提升,对高温的适应性得到了增强。江雷表示:“这说明,仅仅一个月的驯化就对子代幼虫的表型产生了较为明显的影响。”

  仅凭一组数据,尚不足以得出定论。接下来,科研人员又进行了交叉移植实验。科研人员分别将经历了驯化组的幼虫和对照组的幼虫置于对照温度与高温环境。对比的结果与此前的结论较好地吻合,证明珊瑚母体的热驯化缓解了高温对子代幼虫的不利影响。

  “上述现象背后,是珊瑚幼虫生理状态的调整。”江雷表示,在驯化之后,幼虫的虫黄藻的光合活性与光合速率得到了提高。幼虫的虫黄藻变得更强大,对高温的适应能力也更好。与此同时,幼虫的呼吸消耗降低了。这就意味着,幼虫能在获得更多营养物质的同时,支出更少的能量消耗。

  “这一生理调节机制对珊瑚幼虫来说,可谓是大有裨益。”江雷表示,处于浮游阶段的幼虫,能量物质的补充全部依赖于虫黄藻的光合作用。如果生产得多且消耗得少,幼虫的能量储备就会更加充足,也会利于其生存。

  此次研究中,科研人员还发现,驯化后的珊瑚幼虫中负责从虫黄藻转移脂类、糖类和氨基酸等营养物质的宿主转运蛋白基因表达也发生了显著上调,与此前发现的相关生理机制相符。

  发挥科技力量,提供更多拯救路径

  在气候变化影响导致水温升高、威胁珊瑚种群生存的当下,我们能否利用科技找到更多拯救珊瑚种群的路径?

  “在气候变化越发明显的当下,每一次海洋热浪事件都相当于对珊瑚的一次驯化。”江雷表示,在未来,野外环境中的驯化事件及其引发的适应效应将会越来越多。

  在我国,珊瑚修复工作正在如火如荼地展开。借助中国南海相对于其他珊瑚生活海域位置偏北的地理位置优势,我国科研人员在三亚、西沙等潮间带浅水区的极端生境中寻找能够存活下来的珊瑚,并将它们移植到实验室进行选育扩繁,最终把这些珊瑚再次回植到天然的生境中。

  “此次研究的孵幼型鹿角杯形珊瑚,也来自生境恶劣的潮间带。”江雷表示,在海底种珊瑚与在陆地上植树造林有一定的相似之处,却比在陆地上植树造林辛苦得多。科研人员要背着数十斤重的装备在水底打桩固定,水下失重的环境也让工作难度大大提升。

  此次研究的论文通讯作者、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员黄晖介绍,截至目前,南海海洋研究所共建设了40亩苗圃,一年可产出约7万株珊瑚苗;还建设了300亩的修复区,扭转了实验依靠野外采苗的现状。目前,科研人员播种到海床的珊瑚苗均出自人工培育。

  “尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。”江雷表示,科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径,而解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。

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交叉融合、双向互动:西方史学新趋势之分析******

  作者:王晴佳(山东大学讲席教授)

  一

  进入21世纪以来,西方史学界推陈出新,出现了不少新变化,足以证明历史学这一传统学问,正在不断革新和更新。依笔者管见,这些变化或许可以用本文的正题来略加概括。“交叉融合”指的是新兴史学流派层出不穷,但相互之间又没有明显的界限,而是呈现借鉴融合之势;“双向互动”指的是专业史家与读者之间,产生了远比之前更为积极的沟通和交流。不过为了清晰阐明这两种最新趋势,我们或许还得从一个多世纪之前谈起。

  众所周知,历史研究在19世纪下半叶开始走向职业化,其标志是专业历史学会和专业历史刊物的建立和出版。一批志同道合的学者,以历史教学和研究为业,通过学会活动和专业刊物,相互切磋、交流,以期增进历史知识的获取和呈现。史学工作者建立了自己的学术圈,历史学亦变成一门独立自主的学科。19世纪末于是出现了两本史学方法论的著作:德国史家恩斯特·伯伦汉的《史学方法论》和法国史家朗格诺瓦、瑟诺博司的《史学原论》,指导历史从业者如何习得和掌握历史研究的方法和本领。

  也正是在19世纪末、20世纪初,历史学开始受到其他学科(经济学、地理学、社会学和心理学等)的挑战和洗礼,经历了一个“社会科学化”的过程。这一“社会科学化”的特征主要表现在,一些史家不满德国兰克学派所代表的、以批判和核实史料为主的历史书写模式,希望借助社会科学的方法,对历史演变的过程做更为宏观的概括和解释。兰克学派提倡运用档案史料,其研究重心便自然以政治史、军事史为主,而如果希望对整个社会做综合的描述,那么档案史料就不敷使用了。20世纪初出现的历史学“社会科学化”代表了一个国际性的潮流,德国有卡尔·兰普雷希特、美国有“新史学”派如詹姆士·鲁滨逊等史家,英国有亨利·巴克尔,法国则由亨利·贝尔首倡、而1929年崛起的年鉴学派集其大成。这一“社会科学化”的哲学前提是实证主义,其意图是在确证事实的基础上,对历史的演变做广博的综合解释。换言之,他们不满足只是核定史料,然后据此直书,就一个重要人物的某个或几个事件,讲述一个故事。年鉴学派自称有三大“敌人”:政治史、事件史和人物史,由此可见其突破、创新的志向。

  从后世的眼光考察,正是这一“社会科学化”的潮流,促使史学界不同流派的出现,如经济史、文明史、思想史等。二战之后,史学界流派纷呈的态势更为明显。若以美国为例,“新史学”所倡导的思想史在20世纪60年代一枝独秀,而大西洋彼岸的英国则由马克思主义史家带领,开展了“眼光朝下”的劳工史、社会史的研究。到了70年代,美国亦掀起了社会史、劳工史研究的热潮。此时的法国史坛,年鉴学派独霸天下,代表人物费南德·布罗代尔以提倡“长时段”名世,成功地实践了超越“政治史、事件史和人物史”的目标。布罗代尔的弟子如埃马纽埃尔·勒华拉杜里甚至提倡不再以个别人物的事迹作为历史书写的对象。为了对一个社会做“全体史”的综合分析,计量方法得到了青睐。计量史学在70年代一度大有独领风骚之势。在兰克学派的大本营德国,二战之后也出现了新的变化。譬如基于比勒菲尔德大学的史家竭力赶超欧美同行,从事社会史抑或“历史的社会科学”的研究。

  饶有趣味的是,也正是在历史学大踏步走向社会科学化的70年代,一股与之志向和取径颇为不同的潜流渐渐涌现,那就是新文化史(有些地方亦称新社会史)和妇女史的实践。具言之,20世纪60年代的史家出于描绘和解释社会结构变化的需要,提倡“眼光朝下”,为处于边缘(比如女性)和下层(比如劳工)的民众发声,为其写史,这些尝试,并不为一个流派所限。举例而言,北美著名史家娜塔丽·泽蒙·戴维斯的《马丁盖尔归来》,被誉为新文化史的开山之作之一,但就其内容而言,又可以归属于妇女史,因为其中的主角是盖尔之妻贝特朗。盖尔夫妇和冒名顶替的“盖尔”三人又都属于社会下层,因此将该书视作史家“眼光朝下”的一个实践,亦十分恰当。意大利史家卡洛·金兹堡的《奶酪与蛆虫》,也是新文化史的一个范例,同时也被称为“微观史”这一流派的开创之作。与戴维斯的取径类似,金兹堡从一个磨坊主的言论着手,以小见大,窥视和描述19世纪欧洲人宇宙观、世界观的变化,同样展现了“眼光朝下”的视角。上面已经提到,马克思主义史家首先提倡史家为普罗大众写史,譬如“眼光朝下”这一提法的首倡者就是英国的马克思主义史家爱德华·汤普森。汤普森的名作《英国工人阶级的形成》,无疑探讨的是一个社会变动、变革的大问题,但他描述的主角不但是处于下层的劳工,而且还从文化的角度分析“阶级意识”的形成。汤普森的著作被视为马克思主义史学之“文化转向”的代表作品,而这一尝试又与新文化史的关注点有着一定的可比性。

  以妇女史的发展来看,流派之间的界限逐渐模糊这一特点表现得更为明显。妇女史研究具有明显的跨学科特点,是妇女研究的一个重要组成部分,经常兼涉法律、政治、社会、人文、思想等诸方面。1986年,劳工史出身转入妇女史研究的琼·W·斯科特发表了《社会性别:一个有用的历史研究范畴》,又将妇女史扩展到社会性别史,进一步促进了妇女史研究与其他流派之间的交流和互动。近年史学界出现的男性史的新研究,便是其中的一个结果。

  同时,妇女史和性别史研究的开展,还推动了家庭史、身体史、儿童史和情感史等诸多新流派的兴起。这些新兴流派都将历史研究关注的对象,从之前的公领域转向了私领域,打破了两者之间的区分和界限。上述流派亦采用跨学科的方法,如家庭史的开展,与社会学关系密切。身体史、儿童史、情感史乃至最近20年发展起来的“深度史学”和神经史,不但采用了诸如心理学、人类学等社会科学,而且还借鉴了神经医学、生物学等自然科学的研究。由此缘故,这些流派之间的界限颇为模糊,比如情感史的研究,必然包含身体的层面,因为情感的表达,通常会诉诸肢体动作和语言。在开展情感史研究的同时,也有学者从事相关的感觉史研究;后者更与身体史的研究密不可分,几乎就是其一个有机组成部分。

  如果说历史研究方法上的多元化和跨学科,促成了史学流派之间的融合,那么还有一个比较典型的例子就是环境史、气候史、动物史、“大历史”和海洋史等一系列探讨人类与自然和其他生物关系的学派。从其命名而言,读者便可以清晰地看出它们的研究手段,必然会借鉴自然科学的方法。同时,这些流派之间的相互关系,可以说是亲密无间、难分彼此。2022年8月在波兰的波兹南市举办的第23届国际历史科学大会,其主题发言的重点是“动物史和人类史的交互演进”,共有四个场次,分别是“动物的主体性”“人类记录中的动物”“动物的展现”和“野生和家养动物的管理”,后两场都涉及动物在人造和自然环境中的活动。而环境史、海洋史和气候史等流派之间,更是你中有我、我中有你。它们与“大历史”的研究初衷相似,希望弱化人类在历史上的中心地位,走向“后人类的史学”。上述例子充分表明,当今史学界各个流派之间的借鉴和融合,已经达到界限不分、畛域不明的程度了。

  二

  20世纪60年代以来史学界“眼光朝下”的思潮,加上近年来科学技术的大幅度革新,还带来了一个重要的发展趋势,那就是历史知识的获取和表述,已经出现专业学者和读者之间密切互动的局面。如上所述,19世纪下半叶历史学走向职业化,有力地促进了历史知识的深化和历史研究的学术性,与此同时也造成历史著作与读者之间产生一条明显的沟壑。历史学家希望成为人类过去的代言人,但其著作对于普通的阅读者来说,艰深难懂、枯燥无味。这一现象与18世纪史学大家爱德华·吉本的《罗马帝国衰亡史》既可以让学者在其书房研读,又能放在仕女的梳妆台上的情形,迥然不同了。

  历史学的职业化在今天并无改变,对史学工作者的考核还出现日益加强之势,但从上世纪下半叶以来,专业学者与读者之间的互动,也出现了彼此积极沟通的趋向。譬如新文化史家的作品,在史学家劳伦斯·斯通眼里,就代表了历史学中“叙述的复兴”,因为其内容的铺陈颇具可读性。上面提到的《马丁盖尔归来》《奶酪与蛆虫》和勒华拉杜里的《蒙塔尤》,情节曲折生动,很具吸引力。另一位当代新文化史的名家彼得·伯克,著述不辍,文笔清新,亦反映了作者注重文字表达、普及知识的意图。

  这一“双向互动”趋势的出现,并非史学工作者的一己之力或一厢情愿,而是有着双方的沟通和交流。借助互联网和其他新科技,当下历史知识的普及和传播,已经今非昔比。近年来世界各地出现的记忆研究和公众史热潮,便是显例。它们都试图在专业史家的视角之外或之下,自下而上地提供有关过去的知识,从原来的历史知识受众转变为历史知识的参与者。记忆与历史之间一直存在着某种张力:历史学者希图保持记忆,不让其遗忘,但其保存的方式,又自然和必然带有某种选择性。法国学者莫里斯·阿布瓦赫在20世纪上半叶提出“集体记忆”的概念,试图将人们对过去的记忆,不再局限于近代历史学提供的框架中,而其同胞皮埃尔·诺拉在70年代主持的《记忆之场》的大型项目,异曲同工,希图从各个方面扩大人们对过去的认知。自那时开始,记忆研究在各国蓬勃兴起,既丰富了人们对过去的认知,也对历史研究产生了积极的互动和互补作用。

  公众史研究的开展,则是历史学“双向互动”的又一个范例,已经在国际史学界蔚然成风。从事和推动公众史研究的人士同时包括了专业史家和业余历史爱好者或志愿者,其研究手段也颇为多样,从文献资料整理到物质文化和非物质文化的保存,全面展开,充分体现了专业与业余之间的密切交流。总之,当代西方史学界出现的这些新变化,展现出历史学这一古老学问历久弥新的魅力。

  《光明日报》( 2023年01月09日 14版)

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